电力系统卫星授时信号安全隔离装置防护方案

电力系统是国家关键基础设施, 电力安全关系国计民生, 是国家安全的重要保障, 与政治安全、经济安全、 网络安全、社会安全等诸多领域密切关联。电网运行情况瞬息万变,为了在其发生事故时能够及时得到处理,需要统一的时间基准,以保证调度自动化系统、故障录波、SOE等---系列变电站自动化装置运行的准确性。统一的全网时间标准决定了这些装置的正常运行及其发挥的作用,因此,电网内的变电站和调度中心需要建立专用的时间同步系统,不断提高时间同步系统的对时精度,以保证电力系统运行的安全性、稳定性和可靠性。

卫星导航系统卫星高度超过2万公里,信号功率极低, 易受干扰、 攻击和欺骗,复杂电磁环境(如太阳风暴)、 恶劣天气(如雷暴 、台风)、 恶意攻击(恶意干扰、欺骗)、 无意干扰信号(其它设备无意发射的电磁波)等均会干扰卫星信号的正常接收,影响设备正常工作。

**卫星信号安全隔离装置**是山对上述卫星信号安全防护要求开发的安全防护产品,可以高效提升电力系统时间同步装置抗干扰、防欺骗能力。

0**卫星安全隔离装置**采用先进的防欺骗抗干扰技术,能够有效检测识别欺骗干扰信号,并快速对异常信号进行关断、切换,消除欺骗干扰影响。内置信号生成模块,具备卫星导航信号模拟功能,能够自主产生安全可信的导航信号,为后端授时设备提供可信不间断授时。ZRGNR2000可通过原位加固的方式,帮助用戶实现授时安全防御,广泛应用于各精密授时行业的安全加固。

主要功能:

(1)卫星接收功能:BDS B1I、GPS L1CA;

(2)干扰检测及告警:检测到底噪提高后及时告警;

(3)欺骗检测及告警:判断、识别欺骗信号并告警;

(4)馈线检测及告警:实时检测馈线是否存在开路、短路及损耗过大等异常情况并发出告警;

(5)馈线短路保护功能:馈线长期处于短路状态时,不损坏设备内部器件;

(6)退出无碍:失电或故障时,卫星信号正常通过,不影响后级设备运行;

(7)无缝转换:生成信号可实现输入GPS信号、输出BDS信号或输入BDS信号、输出GPS信号的无缝转换,原授时系统无感知;

(8)同步保持:生成信号可对天与真实导航信号保持同步,为后端设备提供高精度授时信号;

(9)拒止维持:卫星导航信号拒止时,自主为现有BDS/GPS授时系统提供不中断的授时服务;

(10)频点隔离:及时将欺骗、干扰信号(GPS欺骗、GPS压制干扰、BDS欺骗、BDS压制干扰等)隔离,保证生成信号不受影响;

(11)双重工作模式:同时支持关断式与生成式两种工作模式,满足不同场景要求,可通过web界面灵活配置;

(12)远程监控:远程 Web 界面监控设备工作状态,设置工作参数;

(13)告警指示:指示灯包括电源状态指示、授时状态指示、PPS状态指示、北斗天线故障指示、北斗信号通断指示、北斗信号生成状态指示、北斗信号干扰指示、北斗信号欺骗指示、GPS天线故障指示、GPS信号通断指示、GPS信号生成状态指示、GPS信号干扰指示、GPS信号欺骗指示;

(14)告警接点控制:通过OC门输出装置失电告警、装置输入信号/模块异常告警、输出BDS信号状态、输出GPS信号状态;

性能指标

表1 安全隔离装置性能指标

|----------|--------|------------|
| 项目 | 指标 ||
| 工作频段 | GPS L1、BDS B1 ||
| 输出频段 | GPS L1、BDS B1 ||
| 时频信号输出 | 支持1PPS、10MHz输入/输出选配 ||
| 信号功率 | -130dBm至-90dBm ||
| 干扰检测及告警 | 底噪声升高10dB时,2秒钟内发出干扰告警 ||
| 欺骗检测及告警 | 能够判断、识别欺骗信号; 接收到欺骗信号后,输出欺骗告警信息的时间小于 15s; 欺骗消失后,输出欺骗消失指示信息的时间小于30s ||
| 防欺骗性能 | 防转发式、生成式、入侵式欺骗 ||
| 生成信号授时精度 | 同步保持模式 | 100ns |
| 生成信号授时精度 | 拒止维持模式 | 6小时优于500ns |
| 射频关断隔离度 | ≥70dB ||
| 电源 | 双电源热备,220V/110V交直流自适应,支持48V选配 ||
| 工作温度 | -20°C~+60°C ||

适用范围:

(1)适用于电力系统调度机构、发电厂、变电站、集控站等所用时间同步装置的卫星信号抗干扰防欺骗功能原位加固。

(2)适用于金融、证券、通信、交通、智能制造、教育、医疗等行业时间服务器的卫星信号抗干扰防欺骗功能原位加固。

实施方案:

卫星授时信号安全隔离装置接入BDS信号、GPS信号后,经过卫星信号安全隔离装置处理后,输出安全稳定的卫星信号到卫星时间同步装置上,从而确保整个授时系统的卫星信号安全性。

通过web界面控制输出信号为通断模式时,BDS输出的信号是经过通、断控制的BDS输入的卫星导航信号,GPS输出的信号是经过通、断控制的GPS输入的卫星导航信号。

通过web界面控制输出信号为生成模式时,BDS输出的信号是生成的BDS导航信号,GPS输出的信号是生成的GPS导航信号。

BDS天线和GPS天线线缆尽量使用相同型号、相同长度,避免二者功率相差太大影响防欺骗抗干扰性能。

如果BDS/GPS输入信号需要使用功分器分为多路,使用多台安全隔离装置/接收机时,功分器必须使用无源功分器。如果使用有源功分器,需要确认功分的信号功率、信噪比是否相同,否则会影响安全隔离装置的性能。

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